Introduction de biodiversité fonctionnelle dans les agroécosystèmes
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Effet des plantes de couverture sur le fonctionnement des réseaux trophiques et la régulation des bioagresseurs quels apports de la notion de traits fonctionnels des plantes de couverture ? Dominique Carval, Pierre‐François Duyck, Djibril Djigal, Grégory Mollot, Philippe Tixier CIRAD, Unité de recherche Systèmes de culture bananiers PRAM ‐ Pôle de Recherche Agroenvironnemental de Martinique Martinique, le 6 juin 2012 Objectifs de la présentation • Partager l’expérience de notre équipe sur l’effet des plantes de couverture sur la régulation des ravageurs • Présenter nos réflexions sur la relation entre traits fonctionnels et fonctionnement des réseaux trophiques Utilisation croissante de mécanismes écologiques pour réguler les ravageurs Souvent basé sur le paradigme de l’augmentation des régulations dans les systèmes les plus diversifiés Exemple de l’effet de la diversité des plantes sur l’abondance et la diversité des différents groupes trophiques ÆL’augmentation de biodiversité végétale augmente l’abondance et la diversité de ‘tous’ les groupes trophiques, sauf des espèces envahissantes Scherber et al., 2010. Natur Comme toutes les espèces, les ravageurs font partis de réseaux trophiques Prédateurs Omnivores Herbivores Producteurs primaires Ravageur L’intensité des liens trophiques explique l’abondance des espèces et donc des ravageurs Pour favoriser le contrôle d’une espèce, il est possible de modifier: Ses ressources Æ contrôle Bottom‐up Ses prédateurs Æ contrôle Top‐down La gestion des ressources primaires représente le principal moyen d’intervention des agronomes Les plantes de couverture représentent un formidable levier de gestion des réseaux trophiques • Des effets directs Æ modification de la quantité et de la qualité des ressources pour certains organismes • Des effets indirects Æ en favorisant certains groupes trophiques qui à leur tour en consomment d’autres ou modifient les équilibres entre espèces Les traits des plantes de couverture influent sur la structuration des réseaux trophiques • Quantité de ressource (biomasse) • Qualité de la ressource : est elle une ressource consommable par les herbivores ? • Disponibilité de la ressource dans le temps (ou dans l’espace) • Capacité à réduire les autres ressources primaires (compétition entre plantes) • Toxicité (effets non‐trophiques, non présentés dans la suite de l’exposé) Exemples de l’effet des plantes de couverture sur les ravageurs des bananiers Nématodes phyto-parasites 1 communauté Polyphages Charançon 1 espèce Oligophage Cas des nématodes 1. Est‐ce que la composition spécifique des plantes présentent dans la bananeraie influence l’abondance et la structure de la communauté des nématodes? 2. Est‐ce que les plantes de couverture modifient l’abondance et la structure des communautés des nématodes ? 3. La nature des plantes de couverture influe‐t‐elle sur la structure du réseau trophique des nématodes ? Les plantes associées aux bananeraies structurentelles la communauté des nématodes ? • 48 espèces de plantes collectées dans les plantations • 556 relevés • 6 espèces de nématodes phytoparasites Æ ACC orthogonale: projection des espèces de nématodes sur un plan séparant le plus possible les espèces de plantes hôtes Les plantes associées aux bananeraies structurentelles la communauté des nématodes ? Æ Espèces n’ayant pas de niche des plantes associées bien différentiée Æ Ségrégation de niche des plantes associées ÆLes plantes associées jouent bien un rôle de structuration de la communauté des nématodes Duyck et al. 2009 Soil Biology & Biochemistry Les plantes de couverture modifient-elles la structure du réseau trophique des nématodes? Comparaison de la communauté des nématodes du sol pour des parcelles avec • Sol nu • 5 espèces de plantes de couverture de 2 familles: Fabaceae et Poaceae Effet des plantes de couverture sur l’abondance des nématodes prédateurs 500 Carnivores & omnivores 400 Abondance 300 SC Couvert spontanée PN Paspalum N. NW Neonotonia W. PP Pueraria P. SG Stylosanthes G. Nb. / 100g de sol 200 100 0 BS Sol nu SC PN NW PP SG Æ L’ajout de plantes de couverture augmente les populations de nématodes prédateurs Æ Effet différent selon les espèces de plantes de couverture Djigal et al. 2012 Soil Biology & Biochemist Effet des plantes de couverture sur l’abondance des nématodes parasites Abondance Nb. / 100g de sol SC Couvert spontanée PN Paspalum N. NW Neonotonia W. PP Pueraria P. SG Stylosanthes G. Æ Tendance à la diminution de l’abondance des nématodes parasites Æ Effet différent selon les espèces de plantes de couverture Djigal et al. 2012 Soil Biology & Biochemist 500 Carnivores & omnivores 400 300 Abondance Nb. / 100g de sol 200 100 0 BS Abondance Abondance (n. pour 100g de racines) 100 SC PN NW PP SG Nématodes phytoparasites 80 Régulation ? 60 Nb. / 100g de sol 40 20 0 Sol nu SC PN NW PP SG Djigal et al. 2012 Soil Biology & Biochemist Réseau trophique des nématodes avec une seule ressource primaire Ca Carnivores Om omnivores Fu Ba fungivores bacterivores Pf Plant feeder Rhf root hair feeder Banana Djigal et al. 2012 Soil Biology & Biochemist Effet différentié selon la famille des plantes de couverture Choix des plantes de couverture : un levier pour orienter la structure du réseau trophique et in fine la régulation des phytophages Djigal et al. 2012 Soil Biology & Biochemist Quels traits fonctionnels expliquent la variabilité d’effet entre les plantes de couverture ? Hypothèse : composition chimique différente, notamment le rapport C/N • Poaceae: C/N plus élevé Æ favorisent la voie fongique du réseau • Fabaceae: C/N plus faible Æ favorisent la voie bactérienne du réseau L’étude de la relation entre traits fonctionnels des plantes de couverture et leurs effets sur le réseau trophique, sera nécessaire pour mieux utiliser les plantes de couverture dans des systèmes intégrés favorisant les régulations Cas du réseau trophique des arthropodes Dans ces réseaux il est ‘plus facile’ d’étudier directement les liens trophiques •Comment l’ajout d’une ressource primaire modifie 9 le réseau trophique ? 9 la régulation du charançon ? •Quelles autres plantes pourraient jouer un rôle dans la structuration du réseau trophique ? Approche isotopique pour mesurer le déplacement de niche trophique Abondance naturelle des isotopes stables N & C Niveau trophique + δ15N Banana Cover crop δ13C Bananiers avec sol nu Æ Bananiers + plante de couverture ‐ ‐ La nouvelle ressource est utilisée par la communauté ‐ Diminution de la prédation intra‐guilde avec l’ajout d’une plante de couverture Duyck et al. 2011 Basic & Applied Ecolo L’ajout d’une plante de couverture augmente l’abondance de ces prédateurs Capture de Solenopsis geminata Sol nu Plante de couverture (B. decumbens + C. dactylon) 5 fois plus de fourmis dans les parcelles enherbées Site 1 Site 2 Mollot et al. 2012. Agricultural & Forest Entomology Ces prédateurs sont responsables de l’augmentation de la prédation des œufs de charançons Taux de prédation des œufs de charançon Predation rate by ants Sol nu Plante de couverture (B. decumbens + C. dactylon) Site 1 Site 2 2 à 7 fois plus de prédation dans les parcelles enherbées Mollot et al. 2012. Agricultural & Forest Entomology Contribution de tous les producteurs primaires (incluant les adventices rares ou non) Analyse moléculaire Séquençage de l’ADN de ressources dans le tube digestif des consommateurs Æ Barcoding moléculaire ÆPreuve des liens trophiques ÆFréquence de consommation des proies Un réseau complexe ‐ Rôle majeur des ressources primaires peu abondantes ‐ Probable rôle stabilisant de ces ressources Mollot et al. soumis Perspectives Challenge: aller vers l’étude de la relation entre traits et fonctions des plantes dans les réseaux trophiques Traits des plantes • Biomasse • Composition (C/N) • Root/shoot ratio • Dominance dans la communauté • Nombre de consommateurs • … Fonctions et caractéristiques des réseaux • Stabilité • Complexité • Résilience • Vulnérabilité • Connectivité • ‘Clustering’ • Généralisme • … Perspectives Quid des traits fonctionnels des réseaux ? ‐ actuellement en cours: approche par motifs From: Stouffer & Bascompte 2010. Eco. Lett. Æ Identifier des fonctionnements simples au sein de réseaux complexes Merci pour votre attention
